경로모델과 확률과정모델을 이용한 전자부품 잔여수명 예측
Remaining Useful Life Estimation of electronic components using Path model and Stochastic process model
초록/요약
원자력발전소에서 주기적으로 정밀점검을 수행하고 있는데, 현 상태에서 전자카드 내의 부품과 회로 상태에 대한 Pass/Fail 정도만 판정한다. 계측제어카드는 원자력발전소를 보호하고 제어하는 중대한 역할을 담당한다. 따라서 원자력발전소 계측제어카드의 현 상태뿐만 아니라 발전소 운영 중 발생할 수 있는 진행성 불량을 예측하고 진단하여 사전 정비를 할 수 있는 시스템을 개발하고 구축하는 것이 요구되는 상황이다. 본 연구의 범위는 고장을 많이 발생시키는 부품 6종(Photocoupler, BJT, SCR, Electrolytic Capacitor, MOSFET, Digital IC)에 대한 열화 정도를 판별하고 PHM (Prognostics and Health Management) 기법을 활용하여 잔여수명을 예측한다. 열화 모델을 분석하기 위해서는 크게 Degradation Path Model과 Stochastic Process Model 두 가지 모델을 사용한다. 열화의 메커니즘을 묘사하는 모형을 열화 경로모형이라 한다. 고장과 관련된 부품 및 제품의 특성 파라미터의 경시적 변화를 나타내는 모형을 칭하며, 열화 모형의 파라미터가 상수 또는 확률변수에 따라 확정계수모형(Deterministic Coefficient Model)과 확률계수모형(Random Coefficient Model)으로 구분한다. 확률과정모형은 금융, 기상, 항공 등 다양한 분야에서 폭넓게 이용하고 있다. 액체 위에 떠다니는 작은 입자들이 무작위적(random) 분자운동을 수학적으로 모형화하기 위해 도입한 것이다. 열화 모형에 따라 분석 결과를 비교하기 위하여 Photocoupler는 열화 경로모형과 확률과정모형 모두 비교하였으며 결과는 상당히 유사했고 비교적 분석 방법이 간단한 경로모형을 나머지 부품에 적용하였다. 확률과정 모형 중 감마 과정(Gamma Process)에 적합한 데이터의 부품은 감마 과정으로 분석했으며 Photocoupler는 감마 과정이 적합하지 않아 감마 과정을 응용한 Weibull 과정으로 분석하였다. 분석 결과, 가장 수명이 긴 전자부품은 MOSFET이었으며 수명이 가장 짧은 부품은 고장이 가장 많이 발생한 Photocoupler다.
more초록/요약
The nuclear power plant is conducting periodic detailed inspections, and in the current state, only the pass/fail degree of the parts and circuits in the electronic card is judged. The instrumentation control card plays an important role in protecting and controlling nuclear power plants. Therefore, it is required to develop and construct a system that can predict and diagnose not only the current state of the nuclear power plant instrumentation and control card but also the progress failure that may occur during the operation of the power plant and perform pre-maintenance. The scope of this study is to determine the degree of degradation of 6 types of components (Photocoupler, BJT, SCR, Electrolytic Capacitor, MOSFET, Digital IC) that cause a lot of failure and predict the remaining lifespan using PHM (Prognostics and Health Management) technique. do. To analyze the degradation model, two major models are used: the Degradation Path Model and the Stochastic Process Model. A model that describes the mechanism of degradation is called a degradation path model. It refers to a model that shows changes over time in the characteristic parameters of parts and products related to failure. The parameters of the degradation model are divided into a deterministic coefficient model and a random coefficient model according to a constant or a random variable. The stochastic process model is widely used in various fields such as finance, meteorology, and aviation. Small particles floating on a liquid were introduced to mathematically model the random molecular motion. In order to compare the analysis results according to the degradation model, the photocoupler compared the degradation path model and the stochastic process model. Among the stochastic process models, data parts suitable for the gamma process were analyzed with the gamma process, and the photocoupler was analyzed with the Weibull process applying the gamma process because the gamma process was not suitable. As a result of the analysis, the electronic component with the longest lifespan was the MOSFET, and the component with the shortest lifespan was the photocoupler with the most failure.
more목차
제1장 서 론 1
제1절 연구의 목적 및 배경 1
제2절 연구의 범위 5
제2장 가속열화시험 및 열화모형 6
제1절 가속열화시험 6
제2절 Degradation Path model(열화 경로모형) 7
제3절 Stochastic Process model(확률과정모형) 9
제3장 실험 결과 및 분석 12
제1절 Photocoupler 12
제2절 BJT 18
제3절 SCR 22
제4절 Electrolytic Capacitor 25
제5절 MOSFET 28
제6절 Digital IC 30
제4장 결 론 32
참고문헌 34
Abstract 38
